DE1184733B

DE1184733B - Anordnung zur Stromversorgung eines zu beheizenden Traegers einer Anlage zur Gewinnung reinsten Halbleitermaterials durch Abscheidung aus der Gasphase

Info

Publication number: DE1184733B
Application number: DES81484A
Authority: DE
Inventors: Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-15
Filing date: 1962-09-15
Publication date: 1965-01-07

Description

Anordnung zur Stromversorgung eines zu beheizenden Trägers einer Anlage zur Gewinnung reinsten Halbleitermaterials durch Abscheidung aus der Gasphase Bei einer Anlage zur Gewinnung reinsten Halbleitermaterials, z. B. Silizium, bei welcher der zu gewinnende reine Halbleiterstoff in einer chemischen Verbindung enthalten ist, die als Dampf einem Reaktionsbehälter zugeführt und aus der der Halbleiterstoff dann durch thermische Zersetzung auf einem auf eine bestimmte Temperatur beheizten Träger abgeschieden wird, ist es zur Ingangsetzung erforderlich, daß die elektrische Speisung des als stromdurchflossener Widerstand benutzten Trägers, der aus einem Halbleiterstab besteht, mit einer höheren Spannung erfolgt als sie betriebsmäßig für die Speisung dieses auf seine Glühtemperatur beheizten Trägers erforderlich ist, denn der Halbleiterstab weist zufolge seines thermonegativen elektrischen Verhaltens im zunächst kalten Zustand einen wesentlich höheren elektrischen Widerstand, als im betriebsmäßig erwärmten Zustand auf.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Ziel, diese für die Ingangsetzung bzw. Zündung der Anlage erforderliche erhöhte Spannung in möglichst einfacher Weise und bei geringem Aufwand zur Verfügung zu stellen, da diese erhöhte Spannung auch nur kurzzeitig bei der Erzeugung eines Halbleiterkörpers bestimmten Querschnitts benötigt wird.
Erfindungsgemäß erfolgt die Speisung des Trägers betriebsmäßig mittels einer mehrphasigen Spannungsquelle über GIeichrichterventile, während für die Bereitstellung der erhöhten Zündspannung zur In--gangsetzung der Anlage eine einphasige Zusatzspannungsquelle über ein Gleichrichterventil derart mit dieser Spannungsquelle in Reihe geschaltet wird, daß für die Stromversorgung des Trägers eine Summenspannung wirksam ist, die bestimmt ist durch den Effektivwert der einphasigen Spannungsquelle und den Effektivwert der Spannung, den die betricbsmäßig benutzte Hauptspannungsquelle an den Klemmen gleichstromseitig liefert. Die Summenspannung ist dann also bestimmt durch Spannungszeitflächen der mehrphasigon Schaltung und die Spannungszeitflächen der Halbwellen einer Polarität der einphasigen Spannungsquelle, bezogen auf eine Periode des Wechselstromes. In dem mehrphasigen, für die normale betriebsmäßige Speisung der Anlage benutzten Stromversorgungsteil kann dabei eine Mittelpunkts-bzw. Sternpunktsgleichrichterschaltung oder auch eine mehrphasige Gleichriehterbrückenschaltung benutzt werden.
Das Arbeiten mit einer mehrphasigen Schaltung für die normale betriebsmäßige Speisung des. als elektrischer Widerstand aufzuheizenden Trägers ergibt nämlich den Vorzug, daß verhältnismäßig einfache Glieder zur Steuerung der elektrischen Speisung des Trägers benutzt werden können. Wird beispielsweise eine dreiphasige Stromversorgungsanlage benutzt, so können auf der Primärseite der Anlage im, Falle der Benutzung einer Transduktorwicklung relativ einfache kleine Transduktorelemente benutzt werden gegenüber denjenigen, die dann erforderlich werden würden, wenn beispielsweise nur eine einphasige Speisung in der Stromversorgungsanlage für die Belieferung des zu beheizenden Trägers benutzt wird.
Die Spannungsquelle für die Lieferung der Zusatzspannung kann. entweder unmittelbar ein Wechselspannungserzeuger oder eine Netzwechselspannung sein bzw. die Netzwechselspannung sein, mit welcher die Anlage während des Abscheidungsprozesses gespeist wird, oder es kann gegebenenfalls die von einer Spannungsquelle gelieferte Wechselspannung über einen Transformator in den Stromkreis der Stromversorgungsanlage eingeschleust werden. Die ZusatzspannungsquelIe muß sinngemäß für die Zündung der Anlage über ein entsprechendes Schaltorgan eingeschaltet und dann wieder abgeschaltet werden können.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.
In dieser bezeichnet 1 einen Transformator, der vom Drehstromnetz RST an seinen Primärwicklungen 2, 3, 4 über je einen der in Selbstsättigungs.schaltung ausgeführten Transduktoren 5 bis 7 gespeist wird. Von den Sekundärwicklungen 8 bis 10 dieses Transformators 1 wird eine dreiphasige Gleichrichterbrückenschaltung gespeist, welche durch die Gleichrichterventile 11 bis 16 gebildet wird. Die gleichgerichtete Spannung wird über die Ausgangsklemmen 17,18 dem Träger 19 zugeführt, der z. B. aus reinstem Silizium besteht und in einem Behälter angeordnet ist, welchem z. B. Silicochloroform bzw. Trichlorsilan in einem Trägergasstrom aus, Wasserstoff mit einem bestimmten Molverhältnis beider und einer bestimmten Geschwindigkeit, insbesondere an der Oberfläche des Trägers, zugeführt wird, so daß sich unter dem Einfluß der Temperatur des. Trägers 19 dann eine thermische Zersetzung des Silicochloroforms ergibt und sich reinstes Silizium an der Oberfläche des Trägers abscheidet, so daß dieser in seinem Querschnitt wächst.
Um die bisher beschriebene Anlage in Gang zu setzen, und zwar durch eine elektrische Speisung des Trägers 19 mit einer höheren Spannung, ist in der Einrichtung die Zusatzwechselspannungsquelle 20 vorgesehen, welche mit ihrem einen Pol über den Schalter 21 und den Reihenwiderstand 22 sowie das Ventil 23 an den Sternpunkt 24 des Sekundärteiles. des Transformators 1 angeschlossen ist. Der zweite Pol der Spannungsquelle 20 ist bei 25 a geerdet, und außerdem ist auch der Pluspol der Gleiehrichterbrückenschaltung bei 25 b geerdet. Die Punkte 25 a und 25b der Schaltung haben also gleiches Potential. Für die Ingangsetzung der Anlage wird also der Schalter 21 geschlossen. Es können dann die Halbwellen der einen Polarität der von 20 gelieferten Wechselspannung ihren Weg von 25 a über 25 b, den Träger 19 und jeweils eines der Ventile 12, 14 oder 16 und die zu diesem jeweiligen Ventil gehörige der Transformatorwicklungen 8 bis 10 als Phasenwicklungen sowie das Ventil 23, den Reihenwiderstand 22 sowie den Schalter 21 zum anderen Anschluß der Wechselspannungsquelle 20 nehmen. Es, ist zu erkennen, daß auf diese Weise am Träger eine effektive Wechselspannung liegt, welche bestimmt ist durch die Spannungszeitflächen der in den Wicklungen 8 bis 10 induzierte Phasenspannungen und die Spannungszeitflächen der Halbwellen der einen Polarität, welche die Wechselspannungsquelle 20 liefert. Bei der dargestellten beispielsweisen Anordnung liegt für die betriebsmäßige Speisung eine Gleichrichterbrükkenschaltung vor. Diese ergibt bei einer Spannung von U.,," an der einzelnen Sekundärwicklung des Transformators 1 eine Ausgangsgleichspannung von U" = 2,34 - U..,-. Bei diesem Betrieb ist sinngemäß der Schalterft geöffnet. Wird nun der Schalter 21 für die Ingangsetzung der Anlage bzw. ihre Zündung geschlossen, so ergibt sich durch die Reihenschaltung von 20 und die jeweilige der Sekundärwicklungen 8 bis 10 des Transformators 1 dann eine Ausgangsspannung zur Speisung des Trägers 19, die durch die auf eine Periode des Wechselstromes bezogenen Effektivwerte der von 20 über den Gleichrichter 23 und die Sekundärwicklungen 8 bis 10 sowie die entsprechenden an den Minuspol der Gleichstromseite altgeschlossenen Ventile 12, 14, 16 , gelieferten Spannungen bestimmt ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Stromversorgung eines als stromdu,rphflossener Widerständ zu beheizenden, aus einem Halbleiterstab bestehenden Trägers in einer Anlage zur Gewinnung reinsten Halbleitermaterials, welches in einer als Dampf zugeführten chemischen Verbindung enthalten ist und aus dieser durch thermische Zersetzung freigemacht und auf dem Träger abgeschieden wird, d adurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Trägers (19) betriebsmäßigs mittel einer mehrphasigen Spannungsquelle über Gleichrichterventile (11 bis 16) erfolgt, während für die Ingangsetzung der Anlage mit dieser Spannungsquelle eine einphasige Zusatzspannungsquelle (20) derart über ein Gleichrichterventil (23) in Reihe geschaltet wird, daß für die Stromversorgung des Trägers (19) eine Summenspannung wirksam ist, die bestimmt ist durch den Effektivwerk der einphasigen Spannungsquelle (20,23) und den Effektivwert der Spannung, den die betriebsmäßig benutzte Hauptspannungsquelle an den Klemmen (17,18) gleichstromseitig liefert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptspannungsquelle ein Transformator benutzt ist, mit dessen Sekundärwicklung die Zusatzspannungsquelle in Reihe geschaltet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite des Transformators der Hauptspannungsquelle eine Mittelpunktsgleichrichterschaltung speist, wobei die Zusatzspannungsquelle (20) an den Mittelpunkt bzw. Nullpunkt der Schaltung angeschlossen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite des Transformators der Hauptspannungsquelle eine Gleichrichterbrückenschaltung speist, wobei die Zusatzspannungsquelle (20) an den Mittelpunkt bzw. Nullpunkt der Schaltung der Sekundärwicklungen des Transformators angeschlossen ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptspannungsquelle über eine Transduktoranordnung in ihrem Spannungswert regelbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Hauptspannungsquelle mittels auf der Primärseite des Transformators eingeschalteter Transduktoren erfolgt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Transduktoren in Selbstsättigungsschaltung benutzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1102117.